黄芪水提物延缓果蝇衰老及其作用机制研究

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选题依据:衰老是一种自然现象。衰老过程中,会伴随着神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病、癌症等许多其他疾病的发生,所以,延缓衰老进程,改善老年人的生活质量和健康水平,做到健康衰老极为重要。因此抗衰老中药的研发刻不容缓。黄芪,豆科草本植物蒙古黄芪Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao或膜荚黄芪Astragalus membranaceus(Fisch.)的干燥根,是常用的“扶正固本、补中益气”的药物。黄芪的主要成分有多糖、黄酮、皂苷等,并且越来越多的药理学表明,黄芪提取物可以增加端粒酶活性,具有抗氧化、抗炎、免疫调节、抗癌、降血脂、降血糖、保肝、祛痰、利尿等作用。黑腹果蝇具有饲养简便、生命周期短、繁殖力强、雌雄易分辨,具有成熟的遗传操作手段等优点被广泛应用于抗衰老药物研究中。黄芪在临床用药方式多为汤剂,因此本文以黑腹果蝇为模式生物对黄芪水提物延缓果蝇衰老及其作用机制进行研究。目的:明确黄芪水提物延缓果蝇衰老的药效,初步阐明黄芪水提物延缓果蝇衰老的作用机制。方法:1.黄芪水提物延缓果蝇衰老的药效学研究。通过以不同浓度的黄芪水提物(0、0.625 mg/mL、1.25 mg/mL、2.5 mg/mL、5 mg/mL、10 mg/ml和15 mg/mL)以及不同的给药时间(15-35 d给药、30-45 d给药、整个生命周期全程给药)对果蝇进行喂养,考察黄芪水提物对自然衰老果蝇寿命的影响。在寿命实验所筛选出的最佳给药剂量基础上,考察黄芪水提物对果蝇攀爬能力、摄食量的影响,通过H2O2损伤模型以及百草枯损伤模型考察黄芪水提物对果蝇寿命的影响。2.黄芪水提物延缓果蝇衰老的作用机制研究。果蝇膳食中添加黄芪水提物进行喂养,空白培养基为对照,运用UHPLC-MS/MS代谢组学技术对果蝇衰老过程中的代谢物变化进行研究,进而探索黄芪水提物延缓果蝇衰老的作用机制。测定黄芪水提物对体外DPPH的清除能力,同时测定果蝇体内抗氧化酶SOD、CAT的活力,以及抗氧化酶相关基因SOD1、SOD2、SOD3和CAT的表达量。通过以上研究初步阐明黄芪水提物延缓果蝇衰老的作用机制。结果:1.黄芪水提物在延缓果蝇衰老的过程中,不适宜在整个生命周期进行给药,在青年期(15-35 d)给药时,膳食中添加黄芪水提物能够延缓雄果蝇衰老的最佳给药剂量为1.25 mg/mL,能够延缓雌果蝇衰老的最佳给药剂量为0.625 mg/mL;在老年期(30-45 d)给药时,膳食中添加黄芪水提物能够延缓雄果蝇衰老的最佳给药剂量为1.25 mg/mL、2.5 mg/mL、5 mg/mL,能够延缓雌果蝇衰老的最佳给药剂量为1.25 mg/mL和2.5 mg/mL。同时在最佳给药剂量的基础上,黄芪水提物可以提高果蝇的攀爬能力、摄食量,能够延长H2O2损伤模型以及百草枯损伤模型果蝇的寿命。2.通过对3 d空白组、20 d衰老组和20 d衰老给药组果蝇进行代谢组学分析,寻找出8个在黄芪水提物干预后有所回调的代谢物,分别为:DL-赖氨酸、组胺、D-甘露糖-6-磷酸、L-谷氨酸、烟酸、柠檬酸、泛酸(维生素B5)、他林洛尔。这8个代谢物主要参与了氨基酸代谢和糖代谢(D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢;丙氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢;果糖和甘露糖代谢;氨基酸和核苷酸糖代谢;精氨酸和脯氨酸)。同时,黄芪水提物对体外DPPH的清除能力具有剂量依赖性,衰老组果蝇体内的SOD、CAT酶活也随着黄芪水提物的干预,有所回调。结论:黄芪水提物能够显著延缓果蝇衰老,提高果蝇的攀爬能力以及摄食量,同时,可以提高果蝇体内抗氧化酶的活力。因此,黄芪水提物延缓果蝇衰老的作用机制可能与提高机体的抗氧化能力有关。
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